[发明专利]基于嵌入式及双光谱成像的无人机载电力巡检方法及系统

权利要求书

1.基于嵌入式及双光谱成像的无人机载电力巡检系统，其特征在于，包括双光谱视频采集模块、图像处理模块、双模式视频输出模块和通信模块；通过双光谱视频采集模块分别由可见光CCD和紫外光ICCD将可见光图像以及电晕放电产生的紫外光图像采集到系统内，经图像处理模块后得到处理完成的视频图像，最后经双模式视频输出模块分为两路，一路传输至液晶屏幕进行可视化输出，另一路由通信模块经编码后以码流形式进行推送；

所述的图像处理模块，分别对可见光光谱图像进行针对输电杆塔和绝缘子的目标识别，对日盲区紫外光光谱图像进行绝缘子异常电晕放电位置检测；

针对输电杆塔和绝缘子的目标识别及云台的实时追踪方法，具体设计有两个线程：第一个线程为目标识别线程，通过嵌入式平台的NNIE模块读取移植完成后的YOLOv3模型文件，对输入的每一帧图像进行识别计算，待计算完成后将识别出的目标位置坐标存放至目标位置结构体中；第二个线程为目标标记线程，负责视频的正常输出，同时通过嵌入式平台VGS模块读取目标位置结构体中的坐标信息，该结构体被目标识别线程实时刷新，待坐标位置换算完成后在原图像上进行位置标识；根据目标在图像中出现的位置计算目标框体中心相对于图像中心的方向和距离，将图像的左上顶点定义为原点O(0,0)，像素是坐标轴的单位，目标框的坐标为(x_box,y_box,w_box,h_box)，目标框矩形的质心坐标为B(x,y)，则x＝x_box+w_box/2，y＝y_box+h_box/2，图像的质心坐标为A(a,b)，则Δx和Δy分别为：

最终通过向无人机发送指令来调整无人机云台的俯仰角ψ和偏航角θ，使目标质心与图像质心位置相统一；

针对绝缘子的异常放电位置检测方法，通过图像阈值分割、连通域标记以及形态学滤波的图像处理对日盲区紫外光的光斑图像进行放电位置检测，具体实现流程为：

1)由图像处理模块读取连续三帧的图像，并对连续三帧的图像进行叠加，保证光斑图像的均匀；

2)通过图像阈值分割和形态学滤波对图像进行预处理，同时减少光斑图像中离散的小光斑对后续计算的影响；

3)通过连通域标记对图像中每个光斑的面积进行统计，输出面积大于阈值的光斑的外接矩形坐标；

4)对当前的异常放电情况进行判断，若存在面积大于阈值的光斑，判断此时的异常放电情况有效；否则，判断此时不存在异常放电情况；

5)最后对返回的每一个光斑进行质心求取，具体计算如下：

将图像看作离散二维随机变量(X,Y)，其中P(X,Y)表示图像像素的密度函数，M₁₀和M₀₁为X和Y的一阶矩，M₀₀为X和Y的空间矩；并对质心坐标点进行位置换算，计算出原图像中的质心位置，

x₂＝x₁×(W₁/W₂) 公式(5)

y₂＝y₁×(H₁/H₂) 公式(6)

其中x₂和y₂表示原图像中的矩形起始坐标，x₁和y₁表示缩放后的图像中矩形起始坐标，W₂和H₂分别表示原图像的宽和高，W₁和H₁分别表示缩放后的图像的宽和高，最终在可见光图像上对放电位置进行标记。

2.根据权利要求1所述的基于嵌入式及双光谱成像的无人机载电力巡检系统，其特征在于双光谱视频采集模块分别通过可见光CCD和紫外光ICCD采集双光谱图像；通过在紫外光ICCD前放置滤光片来采集波长在240nm-280nm的日盲区紫外光。